电力推进船舶中永磁电机直接转矩控制

随着交流电机变频调速技术的发展,大功率永磁电机已成功应用于船舶电力推进系统中.通过对变频调速系统中直接转矩控制理论的分析,建立了基于传统开关表的直接转矩控制仿真模型.仿真结果表明,采用该技术的变频调速系统中,推进永磁电机的加速时间较快,同时能够满足船用大功率永磁电机在动态转矩响应方面的要求.     

螺旋桨负载永磁同步电机直接转矩控制系统研究

为了研究空间矢量调制策略对大功率永磁同步电机在螺旋桨负载特性下变频调速性能的影响,通过对直接转矩控制变频调速和螺旋桨负载特性理论的分析,结合螺旋桨敞水特性曲线,得到螺旋桨推力系数Kp和扭矩系数Km分别与进速比J之间的函数关系.提出了推力系数和扭矩系数的计算方法,建立了螺旋桨负载和永磁推进电机直接转矩控制的仿真模型.仿真结果表明,直接转矩控制系统中永磁推进电机转速动态响应快,转速稳定后电磁转矩与螺旋桨旋转产生的负载转矩相等.与实测电机运行数据比较可知,不同转速下仿真得到的电机转矩值与实测值相一致,验证了该模型的有效性.     

永磁球形多自由度电机研究进展综述

简述了永磁球形多自由度电机的优越性能,首次提出了永磁球形多自由度电机的分类,重点介绍了国内外的永磁球形多自由度电机最新研究进展和研究中遇到的问题,并探讨了永磁球形多自由度电机的发展前景和趋势。最后在三维有限元软件环境中对一种永磁球形三自由度电机的转矩特性进行了仿真计算,给出了仿真结果,对电机转矩特性进行了分析和讨论。     

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disccontra-rotatingpermanentmagnetsynchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统精确仿真模型

为了准确分析永磁同步电机直接转矩控制系统的实际动态特性,针对电机电感参数值会受磁路饱和的影响,给出了一种考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统的建模方法。结合冻结磁导率的方法利用时步有限元程序计算得到永磁电机d,q轴电感与电枢电流的非线性关系,并给出了永磁电机d-q坐标系下的非线性数学模型。利用该模型在Matlab/Simulink环境下搭建了考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统,并与线性永磁电机模型施加不同等级负载下的仿真结果做比较分析。结果表明该方法是正确和有效的,该模型能反应磁路饱和对永磁同步电机直接转矩控制系统运行特性的影响,对于永磁电机直接转矩控制系统的精确仿真建模有重要的参考意义。     

一种感应电动机新型转子磁链闭环DTC-SVM控制策略研究

与传统直接转矩控制相比,基于空间电压矢量调制的直接转矩控制(DTC-SVM)技术具有转矩脉动小、逆变器开关频率恒定等优点.目前,绝大多数DTC-SVM都是基于定子磁链闭环控制.通过对电机模型的分析和推导,提出一种采用自抗扰控制器(ADRC)的转子磁链闭环DTC-SVM控制策略;在简化系统结构的同时也提高了系统的抗扰性能.仿真结果表明,新控制策略在保留DTC.SVM优点的同时,有效改善了系统的动态性能.     

新型模块化永磁轮毂电机的原理及其电压相位控制

本文针对电动汽车对转矩/功率特性的要求,提出了一种基于U型电磁铁的新型永磁轮毂电机,并对其转矩特性和电压相位控制进行了研究。通过机电能量转换关系建立了电机的数学模型,重点推导了电磁转矩的表达式,采用3D有限元方法进行电磁瞬态仿真,得到了电机的定子永磁磁链和永磁转矩、线圈磁阻转矩以及永磁体磁阻转矩的特性。分析表明,永磁转矩是该种电机的主要转矩,且受控于电机的电压与电流的幅值和相位。根据电流、磁链和转矩的关系,对电压相位控制策略进行了研究,得到了电压相位提前导通角与转速和电流的近似关系。最后通过对一台5相4极结构电机的设计和仿真分析,获得了较高的功率输出和效率,验证了电机原理和控制策略的正确性。     

电动汽车分数槽绕组永磁电机转矩特性研究

针对永磁电机转矩特性研究主要分为如何提高输出转矩和降低转矩波动的研究。电动汽车驱动用电机要求电机应具有较大的输出转矩和较小的转矩波动,满足电动汽车安全性和舒适性需求。为了满足上述需求,以60 k W内置式分数槽集中绕组永磁同步电机为例,利用现代计算机仿真,研究电动汽车用永磁同步电机转矩特性,为提高电机输出转矩、降低电机转矩波动提供了理论依据,得出能够指导工程实践的有益结论。     

同步磁阻电机分析与设计(连载之十二) 永磁辅助同步磁阻电机的设计研究

针对两层磁障的同步磁阻电机,分析磁障厚度比例对磁阻转矩的影响。进而在优化的同步磁阻电机中间磁障中插入永磁体形成永磁辅助同步磁阻电机,讨论此类永磁辅助同步磁阻电机的齿槽定位力矩、永磁转矩、磁阻转矩和抗退磁性能。最后对比了同步磁阻电机和永磁辅助同步磁阻电机的转矩特性以及调速特性。     

表嵌式交替极永磁电机拓扑演化及气隙磁场调制效应研究

与传统表贴式永磁（SPM）电机相比,交替极永磁（CPM）电机部分磁极被转子铁心极替代,因此具有相对较高的永磁体利用率,且具有与SPM相媲美的转矩输出能力。该文对CPM电机拓扑演化规律进行分析,总结CPM电机不同永磁结构下的磁极特征。在此基础上,量化分析不同永磁结构下CPM电机气隙磁通密度调制谐波的转矩贡献,揭示不同永磁结构对CPM电机气隙磁场调制效应的影响规律。制作了一台CPM样机并进行了样机试验,验证了理论分析与仿真的可靠性。     

Direct Torque Control of Induction Motors Based on Discrete Space Vector Modulation Using Adaptive Sliding Mode Control

Abstract—Direct torque control (DTC) with space vector modulation (SVM) ensures constant switching frequency and high-performance operation, both in the steady state and under transient conditions. This article is devoted to the presentation of a comparison study between two DTC-SVM approaches for electric propulsion systems applications: (i) DTC-SVM with controllers, and (ii) DTC-SVM with sliding mode controllers. Following the formulation of both DTC-SVM approaches, their implementation in the Matlab-Simulink environment has been treated. The transient behavior as well as the steady state features of the drive system under both approaches are compared and commented. The robustness with respect to parameter variations of the induction motor drive is also tested. Simulation results show the effectiveness and the robustness of the proposed DTC-SVM adaptive sliding mode control against variations of induction motor parameters.     

基于超扭曲算法的永磁同步电机直接转矩控制

针对以电压源逆变器(VSI)馈电的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出一种基于超扭曲算法的直接转矩控制。该控制策略结合滑模控制、直接转矩控制和空间矢量调制的原理,克服了PI型控制的空间矢量调制-直接转矩控制(DTC-SVM)鲁棒性差与传统滑模控制的DTC-SVM存在抖振的缺点,从而获得良好的稳态与动态性能,同时保证逆变器开关频率近似恒定。实验结果表明,所提方法不仅可以有效减小磁链和转矩脉动,还对系统参数变化具有较强的鲁棒性能。     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

电动飞机电推进用永磁同步电机无传感器控制技术综述

随着绿色航空的发展和新能源技术的不断进步,电动飞机也得到了快速发展。作为电动飞机的核心,电推进系统也受到越来越多的关注。永磁同步电机（PMSM）凭借其功率密度大、效率高等优势成为电动飞机电推进系统的理想解决方案。由于不依赖位置传感器,永磁同步电机无传感器控制技术能够更好地满足电动飞机对高空复杂环境下高可靠性的要求。首先,对当前电动飞机推进用永磁同步电机无位置传感器控制的主要方法进行了总结和比较。其次,针对转子起始位置检测、低速起动以及中高速运行中的关键技术和难点进行了分析。最后,对目前研究中存在的问题进行了归纳,并对未来的发展进行了展望。     

船舶推进永磁同步电机参数在线辨识方法研究

永磁同步电机(PMSM)因其优良的转矩特性和宽广的调速范围而广泛应用于船舶电力推进领域。无位置传感器控制是系统可靠运行的重要保障。然而由于温度变化、磁场饱和效应和磁路交叉耦合作用,电机参数会随运行工况而发生变化,因此实时掌握PMSM运行参数是决定系统控制质量的重要保障。针对以上问题,将模型参考自适应法用于PMSM参数的在线辨识,运用Runge-Kutta方法建立满秩可调模型,依据Popov超稳定性定理推导出自适应律,最后利用搭建的试验测试平台进行算法的试验验证。仿真和试验结果表明提出的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出电机参数。     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机(PMSM)控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制.通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化...     

永磁同步电机磁阻转矩的有效利用及其预测控制系统

对于ρ＞1的PMSM,有效地利用磁阻转矩实现最大转矩／电流控制,改善了外功率因数,提高了电机出力,将IMC应用于PMSM电流环控制,极大地改善了系统性能,且控制器只有一个可调参数,使设计过程简化。综合MAC在线实时预测、优化、反馈校正的优点,将MAC应用于PMSM的速度控制,系统算法简易,性能优良,鲁棒性强,对PMSM模型的精度要求很低,允许模型有较大失配。仿真和实验结果表明,PMSM预测控制系统具有优良的动态、静态特性。     

A modified direct torque control for induction motor sensorlessdrive

Direct torque control (DTC) is known to produce quick and robust response in AC drives. However, during steady state, notable torque, flux and current pulsations occur. They are reflected in speed estimation, speed response, and also in increased acoustical noise. This paper introduces a new direct torque and flux control based on space-vector modulation (DTC-SVM) for induction motor sensorless drives. It is able to reduce the acoustical noise, the torque, flux, current, and speed pulsations during steady state. The DTC transient merits are preserved, while better quality steady-state performance is produced in sensorless implementation for a wide speed range. The flux and torque estimator is presented and an improved voltage-current model speed observer is introduced. The proposed control topologies, simulations, implementation data, and test results with DTC and DTC-SVM are given and discussed. It is concluded that the proposed control topology produces better results for steady-state operation than the classical DTC     

永磁同步电机矢量控制系统设计

永磁同步电机(PMSM)以其独特的优点大量应用于高精度伺服系统.针对伺服用PMSM的控制特点和要求,在分析其系统模型基础上,设计了以新型数字信号处理(DSP)芯片TMS320F28335为核心,采用矢量控制方法的PMSM速度伺服系统,较完整地阐述了交流电机矢量控制的实现方式,对伺服系统的硬件及软件设计进行了详细介绍.实...